DE10241261A1 - Protective lighting for surgical microscopes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein (Ophthalmo)-Operationsmikroskop mit einem in den Beobachtungsstrahlengang eingespiegelten Beleuchtungsstrahl (13), welcher zur Schonung eines im Objektfeld (11) liegenden Gewebes, insbesondere eines Patientenauges, gepulst oder/und gescannt ist.The invention relates to an (ophthalmic) surgical microscope with an illumination beam (13) reflected in the observation beam path, which is pulsed and / or scanned to protect tissue located in the object field (11), in particular a patient's eye.
Description
Operationsmikroskope senden zur Beleuchtung des Operationsfeldes sehr helles Licht aus. Dieses kann bei Augenoperationen zu Schädigungen der Netzhaut oder der Kornea des Patientenauges führen. Es wurden intensive Anstrengungen unternommen, dieses zu verhindern.Surgical microscopes send for illumination very bright light from the surgical field. This can be the case with eye surgery to damage the The retina or the cornea of the patient's eye. There have been intense efforts undertaken to prevent this.
Folgende Möglichkeiten kennt man aus dem Stand
der Technik:
Aus
Somit wird aber der Schutz des Patientenauges mit einer Reduktion der Objektfeldhelligkeit erkauft.This will protect the patient's eye bought with a reduction in object field brightness.
In
Des Weiteren ist in der
Eine bisher noch nicht optimal gelöste Aufgabe ist es somit: Einerseits muss das Patientenfeld sehr hell ausgeleuchtet werden, andererseits soll so wenig Licht wie möglich auf das Patientenauge fallen.A task that has not yet been optimally solved So it is: On the one hand, the patient field must be illuminated very brightly on the other hand, there should be as little light as possible on the patient's eye fall.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, im Rahmen dieses Widerspruchs einen möglichst effizienten Schutz bei bestmöglicher Ausleuchtung zu finden.Object of the present invention it was therefore possible, within the framework of this contradiction efficient protection with the best possible Find illumination.
Der Erfinder erkannte, dass diesem Widerspruch mit folgendem erfindungsgemäßen Gedanken Abhilfe geschaffen werden kann: Es ist nicht nötig, dass eine zeitlich kontinuierlich strahlende Lichtquelle verwendet wird, eine bestimmte gepulste Lichtstrahlung genügt für die gleiche Wahrnehmung der Beleuchtung. Gepulste Lichtstrahlung bringt jedoch weniger Energieeintrag in das Auge. Gemäß dem Talbot-Plateauschen Satz rufen nämlich rasch aufeinanderfolgende periodische Lichtreize oberhalb der Flimmergrenze die gleiche Empfindung wie ein Dauerreiz hervor, bei welchem die in den periodischen Reizen vorhandene Lichtmenge gleichmäßig über die ganze Zeit verteilt ist (N. Schober, „Das Sehen", Bd. II, Leipzig 1958).The inventor recognized that this Contradiction with the following inventive idea remedy can become: it is not necessary that uses a light source that radiates continuously over time a certain pulsed light radiation is sufficient for the same perception of the Lighting. However, pulsed light radiation brings less energy input in the eye. According to the Talbot plateau Call sentence rapidly successive periodic light stimuli above the flicker limit the same sensation as a permanent stimulus in which the The amount of light present in the periodic stimuli is uniform over the is distributed all the time (N. Schober, "Das See", Vol. II, Leipzig 1958).
Demnach ist für kurz dauernde Lichtreize das Produkt aus Netzhautbeleuchtungsstärke und Reizdauer im Beobachterauge des Operateurs und dementsprechend das Produkt aus Lichtstrom und Reizdauer, also die Lichtmenge, für die Empfindung des Operateurs maßgebend. Dabei ist es gemäß N. Schober gleichgültig, ob die Hellzeiten und die Dunkelzeiten untereinander gleich oder verschieden lang sind; die einzige Bedingung ist die Überschreitung der Flimmergrenze.So that's for short-lasting light stimuli Product of retinal illuminance and duration of stimulus in the observer's eye the surgeon and accordingly the product of luminous flux and duration of stimulus, so the amount of light for the surgeon's feeling is decisive. It is according to N. Schober indifferent, whether the light times and the dark times are the same as each other or are of different lengths; the only condition is exceeding the Critical flicker.
Mit zunehmender relativer Länge der Dunkelzeit wird lediglich der Lichteindruck entsprechend der abnehmenden Reizdauer innerhalb der Gesamtzeit schwächer, befolgt aber weiter den Talbot-Plateauschen Satz.With increasing relative length of the Dark time is only the light impression corresponding to the waning Duration of stimulus weaker within the total time, but continues to follow Talbot plateaus set.
Erfindungsgemäß macht man sich nun diese an sich bekannte Erkenntnis zu Nutze, indem insgesamt weniger Lichtenergie das Patientenauge trifft und es somit geschont wird, der Beobachter jedoch genügend Reizinformation für sein Auge erhält. Die vorliegende Erfindung verwertet also einen Nebeneffekt des Talbot-Plateauschen Satzes dahingehend, dass bei noch gleichbleibender oder annähernd gleichbleibender Wahrnehmung durch den Beobachter weniger Lichtenergie zum Ausleuchten des Patientenauges zur Verfügung steht und letzteres dadurch geschont wird.According to the invention, this is now put on make use of known knowledge by using less light energy overall the observer hits the patient's eye and is therefore spared however enough Stimulus information for gets his eye. The present invention thus exploits a side effect of the Talbot-Plateau theorem to the extent that with the same or approximately the same Perception by the observer less light energy to illuminate of the patient's eye stands and the latter is spared.
Ein auf den ersten Blick ähnlicher
Erfindungsgedanke ist in
Zur Reduktion der Blendwirkung beim Autofahren ist in den Daimler-Chrysler-News vom 05.04.2000 ein System vorgestellt worden, welches ein gepulstes Laserlicht als (Zusatz-)Scheinwerfer mit einer Videokamera zur Beobachtung der Straße verbindet. Der Fahrer erhält dabei zusätzlich zu dem gesehenen Bild ein von der Videokamera eingeblendetes Bild, welches in den Hellzeiten der Laserlichtscheinwerfer aufgenommen worden ist.To reduce the glare in Driving is a system in the Daimler-Chrysler-News from April 5th, 2000 has been presented, which a pulsed laser light as (additional) headlights with a video camera for observing the street. The driver receives additionally an image faded in by the video camera for the image seen, which was recorded in the heyday of the laser light headlights has been.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich jedoch nicht – wie van Daimler-Chrysler gezeigt – um das Ausnutzen der pulsierenden Eigenschaften eines zusätzlichen Infrarot-Laserlichts, sondern um die Reduktion der direkt ins Patientenauge einfallenden Lichtenergie der Beleuchtung selbst, bei gleichzeitiger ausreichender Reizerzeugung im Beobachterauge. Daimler-Chrysler offenbart hingegen nur ein zusätzliches kameragesteuertes System, welches es gestattet, die normale Beleuchtung schwach zu halten.However, the present invention is not - as shown by van Daimler-Chrysler - the exploitation of the pulsating properties of an additional infrared laser light, but the reduction in the amount that falls directly into the patient's eye the light energy of the lighting itself, with sufficient stimulation in the observer's eye. Daimler-Chrysler, on the other hand, only reveals an additional camera-controlled system that allows normal lighting to be kept low.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der gepulste Beleuchtungsstrahl auch dadurch erzeugt werden, dass eine herkömmliche Beleuchtung verwendet wird, deren Beleuchtungsstrahl mittels eines Shutterrades gepulst wird.According to an embodiment of the invention the pulsed illumination beam can also be generated by that conventional lighting is used, the illuminating beam by means of a shutter wheel is pulsed.
Der Shutter hierfür kann elektromechanisch ausgestaltet sein oder ein optoelektronischer, z.B. elektrochromer oder LCD-Shutter sein.The shutter for this can be designed electromechanically be or an optoelectronic, e.g. electrochromic or LCD shutter his.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sendet dadurch weniger Lichtenergie in das Patientenauge, indem das Licht eines Lasers (z.B. Weißlichtlasers) in das Patientenauge gescannt wird. Solange dabei die Wiederholung des Scannens mit einer Frequenz geschieht, die oberhalb der Flimmergrenze des Beobachterauges liegt, nimmt auch bei dieser Technik der Beobachter eine unverminderte Ausleuchtung bei verminderter Energieeinbringung in das Patientenauge wahr. Das Scannen des Laserstrahls kann hierbei sowohl mittels eines optomechanischen Spiegels geschehen, als aber auch mittels eines fixen „2D-reflective displays" (auch „micro mirror" genannt), welches sich der Nanotechnologie bedient, um den Laserstrahl oder einen beliebigen Lichtstrahl wandern zu lassen, indem die einzelnen Spiegelelemente sukzessive in den aktiven Spiegelmodus fallen.Another embodiment of the invention sends thereby less light energy into the patient's eye by the light a laser (e.g. white light laser) is scanned into the patient's eye. As long as the repetition scanning at a frequency that is above the flicker limit of the observer's eye, the observer takes this technique too an undiminished illumination with reduced energy input in the patient's eye is true. The scanning of the laser beam can be done here both by means of an optomechanical mirror, but also also by means of a fixed "2D reflective displays "(also" micro mirror "), which uses nanotechnology to create the Let the laser beam or any light beam travel, by successively switching the individual mirror elements into the active mirror mode fall.
Zusätzlich zu dieser beschriebenen Technologie kann der Laserstrahl auch noch gepulst werden, sei es selbst oder mittels eines Shutters, sodass auch damit eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der Energieeinbringung in das Patientenauge geschaffen ist.In addition to this described Technology, the laser beam can also be pulsed, be it itself or by means of a shutter, so that another one too possibility is created to reduce the energy input into the patient's eye.
Im Falle der Verwendung eines Mikrospiegels, welcher sich kleinster, hintereinander geschalteter Teilspiegel bedient, um den Laserstrahl wandern zu lassen, ist eine herkömmliche Beleuchtungsquelle, die den Mikrospiegel flächig bestrahlt, auch denkbar.In the case of using a micromirror, which is the smallest partial mirror connected in series operated to move the laser beam is a conventional one Illumination source that irradiates the micromirror over a large area is also conceivable.
Des Weiteren soll auch im Rahmen der Offenbarung dieser Anmeldung die Kombination eines von vornherein gepulsten Lichts (sei es durch ein Stroboskop oder durch ein zerhacktes/geshuttetes kontinuierliches Licht erzeugt) mit einem optomechanischen Spiegel oder einem Mikrospiegel liegen. Demzufolge würde eine Ver ringerung der Energieeinbringung in das Patientenauge sowohl durch die Pulsation als auch durch das Scannen bewerkstelligt werden.Furthermore, should also be in the frame the disclosure of this application, the combination of one from the outset pulsed light (be it through a stroboscope or through a chopped / shackled continuous Light generated) with an optomechanical mirror or a micromirror lie. As a result, would a reduction in the energy input into the patient's eye both by pulsation as well as by scanning.
Sämtliche hiermit geoffenbarten Schutzbeleuchtungen sollen sowohl für afokale (Strahlengänge gehen durch ein gemeinsames Hauptobjektiv) als auch für Systeme nach Greenough (separate Objektive für jeden stereoskopischen Strahlengang) Anwendung finden.All hereby disclosed protective lights are intended for both afocal (Beam paths go through a common main lens) as well as for systems according to Greenough (separate lenses for each stereoscopic beam path) Find application.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Figuren und in den Patentansprüchen angegeben.Further developments of the invention are indicated in the figures and in the claims.
Die Bezugszeichenliste ist Bestandteil der Offenbarung.The list of reference symbols is a component of revelation.
Anhand von Figuren wird die Erfindung symbolisch und beispielhaft näher erläutert.The invention is based on figures symbolically and exemplarily closer explained.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche Bauteile an.The figures become coherent and comprehensive described. The same reference symbols mean the same components, reference symbols with different indices indicate functionally identical components.
Es zeigen dabeiIt show
Das Diagramm in
In
(Gestützt auf die Erkenntnisse von
Talbot-Plateau führt
diese Reduktion jedoch nicht zu einer Reduktion des Sehreizes (im
Betrachterauge), sofern die Frequenz über der Flimmergrenze liegt. Daher
sieht der Beobachter trotz geringerer Lichtmenge gemäß
In
Der Vorteil einer herkömmlichen Beleuchtung, welche mittels eines Shutterrades getaktet ist, liegt in der guten Lichtqualität gekennzeichnet durch einen der visuellen Beobachtung angepassten Spektralbereich. Dabei wird hier ausdrücklich nicht ausgeschlossen, dass auch Lampen, getaktet oder kontinuierlich, mit nicht sichtbaren Spektralbereichen verwendet werden.The advantage of a conventional one Lighting, which is clocked by means of a shutter wheel, lies in good light quality characterized by one adapted to the visual observation Spectral range. It is expressly not excluded here that even lamps, clocked or continuously, with invisible ones Spectral ranges are used.
Die in allen Zeichnungen dargestellte Durchdringung von Beobachter- und Beleuchtungsstrahlengang ist nicht zwingend erforderlich. Denkbare Ausführungsbeispiele stellen auch eine partielle Durchdringung oder sogar eine strikte Trennung beider Strahlengänge dar.The one shown in all drawings Penetration of the observer and illumination beam path is not absolutely necessary. Conceivable embodiments also represent a partial penetration or even a strict separation of the two beam paths represents.
In
In
In
- 1 a, b1 a, b
- – Okular - eyepiece
- 22
- – Binokulartubus- Binocular tube
- 33
- – Optischer Teiler - More optical divider
- 44
- – Kamera- camera
- 55
- – Zoom - zoom
- 66
- – Beleuchtungseinheit- lighting unit
- 77
- – Shutter - shutter
- 7a7a
- – Shutterrad- shutter wheel
- 7b7b
- – Elektrochromer Shutter - electrochromic shutter
- 88th
- – Beleuchtungsoptik- lighting optics
- 99
- – Lampe - lamp
- 9a9a
- – Stroboskoplampe- strobe lamp
- 9b9b
- – Laser - laser
- 1010
- – Hauptobjektiv- main lens
- 1111
- – Objektfeld - Object field
- 1212
- – Achse des Beobachtungsstrahlengangs- axis of the observation beam path
- 1313
- – Beleuchtungsstrahl - illuminating beam
- 1414
- – Optomechanischer Spiegel- Optomechanical mirror
- 1515
- – Motor - Engine
- 1616
- – Mikrospiegel- micromirror
- 1717
- – Lichtbüschel - tufts of light
- 17a17a
- – Gepulstes Lichtbüschel- Pulsed light pencil
- II
- – Intensität - intensity
- tt
- – Zeitintervall- time interval
- M M
- – Lichtmenge - amount of light
- M1, 2 , 3 , 4 M 1, 2 , 3 , 4
- – Teillichtmenge- partial light quantity
- P1,2,3,4 P 1,2,3,4
- – Hellzeit - Light time
- D1,2,3,4 D 1,2,3,4
- – Dunkelzeit- Dark time
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |